FUSIÓN NUCLEAR

2.3.5 FUSIÓN NUCLEAR

¿Sabías que tanto en el sol como en las estrellas se llevan a cabo el proceso de fusión nuclear?.

¿Qué es la fusión nuclear?.

La fusión nuclear es entendida como un proceso por el cual dos núcleos ligeros se combinan o funden para producir un elemento más pesado, ejemplo de ello es la reacción que se efectúa en el sol ya que un núcleo de hidrógeno (1 H) se combina con otro núcleo de hidrógeno (1 H) para que a partir de esta combinación se obtenga una gran cantidad de energía y un núcleo de helio

Figura 52. Ilustración de una fusión nuclear.

Para llevar a cabo una fusión de los isótopos del hidrógeno deben cumplirse tres condiciones:

Temperaturas elevadas de 100 000 000ºC.

Densidad elevada 1014 a 1016 partículas por centímetro cúbico.

Confinamiento de los isótopos de hidrógeno durante un segundo para que la reacción se mantenga por sí sola.

Hay dos procedimientos para desarrollar la fusión nuclear con el objetivo de producir electricidad:

Confinamiento magnético del hidrógeno.

Uso de los rayos láser o haces de electrones para unir los átomos de hidrógeno.

¿Qué diferencias existe(n) entre la(s) reaccion(es) de fisión?.

Las reacciones de fusión son la fuente de energía de las estrellas jóvenes como nuestro Sol. En los reactores Tokamak se han alcanzado temperaturas de 200 millones de grados celsius, una densidad de 1013 partículas por centímetro cúbico y un confinamiento de 0.05 segundos. Los científicos esperan que para el año 2000 a 2020 se construya una planta piloto que convierta en energía eléctrica la energía generada en la fusión, tal como se realiza en las plantas de fisión nuclear. Ahora bien, la primera reacción nuclear artificial de fusión la realizó Rutherford en 1919 al bombardear con partículas alfa una muestra de nitrógeno, de donde obtuvo oxígeno y un protón:

Figura 53. Muestra del bombardeo con partículas alfa.

Las reacciones de fusión nuclear producen mayor cantidad de calor por unidad de masa que las reacciones de fisión.

La bomba de hidrógeno tiene los dos cambios nucleares: la energía calorífica que se necesita para llevar a cabo la reacción de fusión de hidrógeno se obtiene por medio de una explosión por fisión nuclear (bomba atómica), y la energía que se libera de una reacción de fusión nuclear (bomba de hidrógeno) se ha estimado que es casi 15 veces más que la liberada en una reacción de fisión nuclear.

La fusión nuclear podría utilizarse para producir energía eléctrica en lo futuro porque se cree que estas plantas producirían menos contaminación térmica, menos radiación nuclear y tendrían menor riesgo de accidentes nucleares que las plantas de fisión nuclear. Aún cuando las aguas naturales contienen deuterio en proporción de una parte por cada 7 000 partes de hidrógeno, se estima que, una vez desarrollado un proceso de fusión adecuado, se podrá suministrar al mundo el nivel actual de energía durante un billón de años con el deuterio y el hidrógeno que contienen los océanos.

Aplicación de la fusión nuclear

Explica la fuente de energía de las estrellas.

Mediante ésta se explica la formación de los núcleos de los elementos por la fusión nuclear en las estrellas.

Permite el hallazgo de nuevas partículas nucleares.

Permite el aprovechamiento de la energía nuclear para fines militares.

Figura 54. Diseño de una bomba atómica. Para unir las dos masas se requiere un explosivo convencional.

Fisión

Fusión

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